МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА ABB "IRB 6620", ИСПОЛЬЗУЮЩЕГОСЯ ДЛЯ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ

АННОТАЦИЯ

В статье предложен проект модернизации промышленного робота компании ABB «IRB 6620». Показана актуальность модернизации в связи с необходимостью мобильности и маневренности робота для его передвижения на рабочем пространстве. С помощью анализа конструкции робота и передвижной платформы на колесах Илона, разработан наиболее эффективный способ проходимости и отслеживания траектории.

Ключевые слова: мобилизация, робот-сварщик, колеса Илона, мобильная платформа.

Промышленное производство требует внедрения роботизированных систем. Различные роботизированные механизмы ещё с середины прошлого века применялись для оптимизации производства. С тех пор данная сфера развилась до такой степени, что в некоторых отраслях способна полностью заменить человека, тем самым освободить его от тяжелой и рутинной работы.

Данное исследование направлено на модернизацию промышленного робота ABB IRB 6620 (рис.1), который обладает высокой грузоподъемностью (150 кг) при оптимальном весе (900кг). В первую очередь, он предназначен для точечной сварки. Данный вид сварки широко распространён на промышленных предприятиях, благодаря ряду преимуществ: прочность шва и сварных точек, выгодность использования, простота оборудования. Несмотря на то, что робот можно установить на пол, стену, потолок, он не является мобильным и маневренным. Исходя из этого, робот можно модернизировать так, чтобы он мог перемещаться по цеху.

Актуальность данной работы обусловлена широким спектром применения данного робота в промышленности, следовательно, и необходимостью его мобильности. В связи с этим необходимо разработать модель, способную свободно перемещаться на рабочем пространстве. В ходе проведенного анализа, были изучены характеристики и конструкция, предложен способ модернизации, разработан наиболее эффективный метод передвижения робота на рабочем месте, исследованы принципы работы модернизированного робота за счет его механической системы управления.

Рисунок 1. Промышленный робот IRB 6620

В качестве решения этой задачи необходимо установить манипулятор на мобильную платформу, которая перемещается благодаря колёсам Илона. Предлагаем считать конструкцию манипулятор-платформа единым модернизированным роботом.

Рассмотрим новую структуру, которая состоит из колёс с восемью роликами, при неисправности одного ролика, его можно заменить, не снимая колесо с платформы, что является явным преимуществом их использования. На данную платформу устанавливается два колеса Илона слева и два справа. Они подсоединены к платформе с учетом направления. Для каждого колеса имеется отдельный мотор, управление которым не зависит от остальных.

Расположение роликов влияет на движение робота, так как угол плоскости колеса с его осью составляет 45̊. Существуют колеса, направленные влево и вправо (Рис. 2), их расположение относительно платформы показано на Рис. 3.

 Рисунок 2. Виды колес Илона                      Рисунок 3. Расположение колес на Платформе

Положим, что R является радиусом колеса, - угловая скорость с 1-4 колесо соответственно, -скорость ролика с 1-4 колесо соответственно, , - скорости платформы по оси X и Y. Примем O за точку отсчета координат в центре платформы. - центр колеса 1-4 соответственно.- промежуток между O и . - половина расстояния между и ,и  α- угол между  и (α= 45˚).

   Рисунок 4. Глобальная система координат                    Рисунок 5. Локальная система координат

Из Рис.4 следует, что скорость центра первого колеса:

                                                             (1)

                                                           (2)

Из Рис.5 следует, что скорость центра первого колеса:

                                                (3)

                                                            (4)

Приравняем формулы (1) и (3), (2) и (4):

                                    (5)

                                              (6)

Выполнив необходимые преобразования, получим:

                                      (7)

На основе формулы (7), получим угловые скорости для каждого колеса.

 =                                      (8)

Исходя из полученных формул скоростей, можно сделать вывод, что модернизированный робот обладает высокой маневренностью за счет расположения роликов на колесах Илона.

Зависимость движения платформы от вращения колес:

•  Робот совершает обороты вокруг своей оси, когда колеса справа движутся вперед, а слева назад, и наоборот;
•  Робот движется в ту же сторону, что и все колеса;
•  Робот движется диагонально, когда два расположенных по диагонали колеса вращаются в одном направлении, остальные два колеса не движутся;
•  Робот перемещается в сторону, когда два колеса этой стороны совершают обороты по направлению к центру, остальные два-от центра.

Робот движется за счет работы электродвигателя, который контролируется системой управления (СУ). Управление приводами и исполнительными механизмами двигательной системы образует СУ. Модернизированный робот обладает однопозиционной СУ, т.е. инструмент совершает остановку после каждого движения робота. Так же СУ контролирует положение каждого из звеньев манипулятора и определяет последовательность команд.

Предложенная модернизация робота позволяет расширить его диапазон действий, направленных на увеличение производительности, оптимизации рабочего процесса на производстве. Благодаря особому строению колеса модернизированный робот будет способен передвигаться в различных направлениях, иметь высокую мобильность и взаимозаменяемость роликов при их износе или повреждении в процессе технологических операций.

Список литературы:

1. Концепция развития робототехники / Е. В. Поезжаева // Концепция развития робототехники: учебное пособие. / М-во образования и науки Рос. Федерации, Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2018. - 439 с. Утв. РИС ун-та в качестве учеб. пособия.
2. Теория механизмов и механика систем машин / Е. В. Поезжаева // Теория механизмов и механика систем машин: учеб. пособие. / М-во образования и науки Рос. Федерации, Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. - Пермь : Изд-во ПНИПУ, 2015. - 399 с. Допущено УМО вузов по образованию в обл. автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учеб. пособия.